CN106643222A - 一种壳程自冷却保护浮头式换热器及换热方法 - Google Patents

一种壳程自冷却保护浮头式换热器及换热方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106643222A
CN106643222A CN201611059070.XA CN201611059070A CN106643222A CN 106643222 A CN106643222 A CN 106643222A CN 201611059070 A CN201611059070 A CN 201611059070A CN 106643222 A CN106643222 A CN 106643222A
Authority
CN
China
Prior art keywords
shell
tube
heat exchanger
temperature
medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201611059070.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106643222B (zh
Inventor
江晶亮
朱玲雯
杨震
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Boiler Works Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Boiler Works Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Boiler Works Co Ltd filed Critical Shanghai Boiler Works Co Ltd
Priority to CN201611059070.XA priority Critical patent/CN106643222B/zh
Publication of CN106643222A publication Critical patent/CN106643222A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106643222B publication Critical patent/CN106643222B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/12—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically the surrounding tube being closed at one end, e.g. return type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

本发明公开了一种壳程自冷却保护浮头式换热器，包括壳程筒体，壳程简体的一端为壳程出口，另一端设有管箱，壳程入口设于壳程筒体上，管箱上设有管程入口和管程出口，其特征在于，在壳程筒体内设置有多层套管结构换热管。本发明的另一个技术方案是提供了一种如上所述的壳程自冷却保护浮头式换热器的换热方法。本发明具有如下优点：不会产生管、壳程膨胀应力问题；可以降低受压件的材料等级，降低设备的制造成本。

Description

一种壳程自冷却保护浮头式换热器及换热方法
技术领域
本发明涉及一种换热设备及基于该换热设备的换热方法。
背景技术
随着国家环保要求的提高，能源的回收利用越来越受到重视，但高温或超高温带压力介质的能量回收较为困难，主要受制于材料在高温环境中承压能力有限，特别是普通金属材料在温度超过500℃以上时，其设计许用应力仅为常温时的1/3，甚至更低。当高温介质压力较高时，换热设备用材料会非常厚，有时会超出现有材料生产能力，且高温会引起较大的膨胀应力，造成换热设备结构设计无法实现。
发明内容
本发明的目的是在较低成本下使得换热设备能够承受压力较高的高温介质。
为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种壳程自冷却保护浮头式换热器，包括壳程简体，壳程筒体的一端为壳程出口，另一端设有管箱，壳程入口设于壳程筒体上，管箱上设有管程入口和管程出口，其特征在于，在壳程简体内设置有多层套管结构换热管，热介质从壳程入口进入多层套管结构换热管后，在多层套管结构换热管内被由管程入口进入的冷介质降温后出多层套管结构换热管，再折返进入壳程筒体并自壳程出口出，同时冷介质经由管程入口进入管箱后再进入多层套管结构换热管，或者热介质从管程出口进入多层套管结构换热管后，在多层套管结构换热管内被由壳程出口进入的冷介质降温后出多层套管结构换热管，降温后的热介质进入管箱后，再自管程入口出，同时，冷介质经由壳程出口进入壳程筒体后，再进入多层套管结构换热管。
优选地，所述的多层套管结构换热管具有2-4层套管结构。
优选地，每层所述套管结构包括换热管、套在换热管外部的套管、套在换热管内部的内套管；套管的一端固定在壳程内封头一上并且通过壳程内封头一与所述壳程入口连通，套管的另一端为开口的自由端；换热管的一端固定且与所述管箱连通，换热管的另一端为封闭的自由端；内套管的一端固定在管程内封头二上并且通过管程内封头二与所述管程出口连通，内套管的另一端为开口的自由端。
优选地，所述壳程筒体和所述管箱之间通过管板连接，所述换热管的一端固定在管板上并且通过管板与所述管箱连通。
优选地，所述壳程内封头一及所述管程内封头二通过设于套管上的支撑板支撑。
优选地，所述壳程内封头一和所述管程内封头二均为高温内封头。
优选地，在所述管箱上设置有用于设备检修的管程筒体法兰和人孔。
本发明的另一个技术方案是提供了一种如上所述的壳程自冷却保护浮头式换热器的换热方法，其特征在于，包括工况一及工况二：
工况一、壳程走热介质，管程走冷介质：
高温介质从壳程入口进入壳程内封头一，再进入套管和换热管形成的环形通道，高温热介质在此环形通道内进行换热，高温介质流至套管出口端时被冷却至工艺要求温度，被冷却的高温介质从套管的自由端一方面折返入壳程筒体内，另一方面由壳程出口流出，在被冷却的高温介质的折返过程中对受压的壳程简体进行低温保护；
冷介质从管程入口进入管箱，并对受压的管箱起到低温保护作用，冷介质进一步流经换热管和内套管形成的环形通道被套管的高温介质加热至工艺要求温度，在换热管封闭的自由端折返进入内套管开口的自由端，经内套管流至管程内封头二汇聚后从管程出口流出；
工况二、壳程走冷介质，管程走热介质：
高温介质从管程出口进入管程内封头二，经由内套管再进入换热管和内套管形成的环形通道，被套管的冷介质冷却至工艺要求温度后，进入管箱，对受压的管箱起到低温保护作用，随后由管程入口流出；
冷介质从壳程出口进入壳程筒体，对受压的壳程筒体起到低温保护作用，再经由套管的开口的自由端进入套管和换热管形成的环形通道内，冷介质流至套管的另一端时被高温热介质加热至工艺要求温度，进入壳程内封头一内，再自壳程入口流出。
本发明具有如下优点：
1、所有换热管和套管均采用一端固定，另一端自由端，因此不会产生管、壳程膨胀应力问题；
2、高温壳程介质通过专门设置的通道，避免高温介质与受压壳体接触，保护受压件不承受高温，可以降低受压件的材料等级，降低设备的制造成本。
3、高温管程介质通过专门设置的通道，避免高温介质与受压管箱接触，保护受压件不承受高温，可以降低受压件的材料等级，降低设备的制造成本。
4、通过其多层套管结构，实现管、壳程承受高温件不承受高压，承受高压件不承受高温，实现了管、壳程介质同时处于高温、高压工况的设备结构设计的可能性。
附图说明
图1为本发明提供的一种壳程自冷却保护浮头式换热器处于工况一的结构示意图；
图2为本发明的工况一的多层套管内换热介质流向图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
结合图1，本发明提供的一种壳程自冷却保护浮头式换热器包括壳程筒体2和管箱10。壳程筒体2和管箱10之间通过管板9连接。壳程简体2上设置有壳程入口3及壳程出口1，壳程出口1设置在壳程筒体2的左侧。管箱10上设置有管程入口15和管程出口12。
在壳程筒体2内设置有多层套管结构换热管。多层套管结构换热管具有2-4层套管结构。每层套管结构包括换热管6、套在换热管6外部的套管5、套在换热管6内部的内套管7。套管5的一端固定在壳程内封头一4上并且与壳程内封头一4连通。套管5的另一端为开口的自由端。换热管6的一端固定在管板9上并且通过管板9与管箱10连通。换热管6的另一端为封闭的自由端。内套管7的一端固定在管程内封头二11上并且与管程内封头二11连通。内套管7的另一端为开口的自由端。
壳程内封头一4的一端通过支撑板8支撑，并且固定套管5，另一端连通壳程入口3。管程内封头二11的一端通过支撑板8支撑，并且固定内套管7，另一端连通管程出口12。壳程内封头一4和管程内封头二11均为高温内封头。
在管箱10上设置有用于设备检修的管程筒体法兰14和人孔13。
本发明还提供了一种采用上述壳程自冷却保护浮头式换热器的换热方法，分为工况一及工况二。
结合图2，工况一、壳程走热介质，管程走冷介质：
高温介质从壳程入口3进入壳程内封头一4，再进入套管5和换热管6形成的环形通道，高温热介质在此环形通道内进行换热，高温介质流至套管5出口端时被冷却至工艺要求温度，被冷却的高温介质从套管5的自由端一方面折返入壳程筒体2内，另一方面由壳程出口1流出，在被冷却的高温介质的折返过程中对受压的壳程筒体2进行低温保护；
冷介质从管程入口15进入管箱10，并对受压的管箱10起到低温保护作用，冷介质进一步流经换热管6和内套管7形成的环形通道被套管5的高温介质加热至工艺要求温度，在换热管6封闭的自由端折返进入内套管7开口的自由端，经内套管7流至管程内封头二11汇聚后从管程出口12流出；
工况二、壳程走冷介质，管程走热介质：
高温介质从管程出口12进入管程内封头二11，经由内套管7再进入换热管6和内套管7形成的环形通道，被套管5的冷介质冷却至工艺要求温度后，进入管箱10，对受压的管箱10起到低温保护作用，随后由管程入口15流出；
冷介质从壳程出口1进入壳程筒体2，对受压的壳程筒体2起到低温保护作用，再经由套管5的开口的自由端进入套管5和换热管6形成的环形通道内，冷介质流至套管5的另一端时被高温热介质加热至工艺要求温度，进入壳程内封头一4内，再自壳程入口3流出。

Claims (8)

1.一种壳程自冷却保护浮头式换热器，包括壳程简体(2)，壳程筒体(2)的一端为壳程出口(1)，另一端设有管箱(10)，壳程入口(3)设于壳程简体(2)上，管箱(10)上设有管程入口(15)和管程出口(12)，其特征在于，在壳程筒体(2)内设置有多层套管结构换热管，热介质从壳程入口(3)进入多层套管结构换热管后，在多层套管结构换热管内被由管程入口(15)进入的冷介质降温后出多层套管结构换热管，再折返进入壳程筒体(2)并自壳程出口(1)出，同时冷介质经由管程入口(15)进入管箱(10)后再进入多层套管结构换热管，或者热介质从管程出口(12)进入多层套管结构换热管后，在多层套管结构换热管内被由壳程出口(1)进入的冷介质降温后出多层套管结构换热管，降温后的热介质进入管箱(10)后，再自管程入口(15)出，同时，冷介质经由壳程出口(1)进入壳程筒体(2)后，再进入多层套管结构换热管。
2.如权利要求1所述的一种壳程自冷却保护浮头式换热器，其特征在于，所述的多层套管结构换热管具有2-4层套管结构。
3.如权利要求2所述的一种壳程自冷却保护浮头式换热器，其特征在于，每层所述套管结构包括换热管(6)、套在换热管(6)外部的套管(5)、套在换热管(6)内部的内套管(7)；套管(5)的一端固定在壳程内封头一(4)上并且通过壳程内封头一(4)与所述壳程入口(3)连通，套管(5)的另一端为开口的自由端；换热管(6)的一端固定且与所述管箱(10)连通，换热管(6)的另一端为封闭的自由端；内套管(7)的一端固定在管程内封头二(11)上并且通过管程内封头二(11)与所述管程出口(12)连通，内套管(7)的另一端为开口的自由端。
4.如权利要求3所述的一种壳程自冷却保护浮头式换热器，其特征在于，所述壳程筒体(2)和所述管箱(10)之间通过管板(9)连接，所述换热管(6)的一端固定在管板(9)上并且通过管板(9)与所述管箱(10)连通。
5.如权利要求3所述的一种壳程自冷却保护浮头式换热器，其特征在于，所述壳程内封头一(4)及所述管程内封头二(11)通过设于套管(5)上的支撑板(8)支撑。
6.如权利要求3所述的一种壳程自冷却保护浮头式换热器，其特征在于，所述壳程内封头一(4)和所述管程内封头二(11)均为高温内封头。
7.如权利要求1所述的一种壳程自冷却保护浮头式换热器，其特征在于，在所述管箱(10)上设置有用于设备检修的管程筒体法兰(14)和人孔(13)。
8.一种如权利要求3所述的壳程自冷却保护浮头式换热器的换热方法，其特征在于，包括工况一及工况二：
工况一、壳程走热介质，管程走冷介质：
高温介质从壳程入口(3)进入壳程内封头一(4)，再进入套管(5)和换热管(6)形成的环形通道，高温热介质在此环形通道内进行换热，高温介质流至套管(5)出口端时被冷却至工艺要求温度，被冷却的高温介质从套管(5)的自由端一方面折返入壳程筒体(2)内，另一方面由壳程出口(1)流出，在被冷却的高温介质的折返过程中对受压的壳程筒体(2)进行低温保护；
冷介质从管程入口(15)进入管箱(10)，并对受压的管箱(10)起到低温保护作用，冷介质进一步流经换热管(6)和内套管(7)形成的环形通道被套管(5)的高温介质加热至工艺要求温度，在换热管(6)封闭的自由端折返进入内套管(7)开口的自由端，经内套管(7)流至管程内封头二(11)汇聚后从管程出口(12)流出；
工况二、壳程走冷介质，管程走热介质：
高温介质从管程出口(12)进入管程内封头二(11)，经由内套管(7)再进入换热管(6)和内套管(7)形成的环形通道，被套管(5)的冷介质冷却至工艺要求温度后，进入管箱(10)，对受压的管箱(10)起到低温保护作用，随后由管程入口(15)流出；
冷介质从壳程出口(1)进入壳程筒体(2)，对受压的壳程筒体(2)起到低温保护作用，再经由套管(5)的开口的自由端进入套管(5)和换热管(6)形成的环形通道内，冷介质流至套管(5)的另一端时被高温热介质加热至工艺要求温度，进入壳程内封头一(4)内，再自壳程入口(3)流出。
CN201611059070.XA 2016-11-25 2016-11-25 一种壳程自冷却保护浮头式换热器及换热方法 Active CN106643222B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611059070.XA CN106643222B (zh) 2016-11-25 2016-11-25 一种壳程自冷却保护浮头式换热器及换热方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611059070.XA CN106643222B (zh) 2016-11-25 2016-11-25 一种壳程自冷却保护浮头式换热器及换热方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106643222A true CN106643222A (zh) 2017-05-10
CN106643222B CN106643222B (zh) 2019-08-02

Family

ID=58812140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611059070.XA Active CN106643222B (zh) 2016-11-25 2016-11-25 一种壳程自冷却保护浮头式换热器及换热方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106643222B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113418409A (zh) * 2021-07-05 2021-09-21 南京聚拓化工科技有限公司 全逆流、双套管型热回收装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5220462A (en) * 1975-08-11 1977-02-16 Sumitomo Heavy Ind Ltd Heat exchanger
US4298058A (en) * 1978-04-28 1981-11-03 Bbc, Brown, Boveri & Company Limited Tube bundle heat exchanger
CN102313482A (zh) * 2010-06-22 2012-01-11 株式会社东芝 热交换器以及热交换器的喷管
CN104534453A (zh) * 2014-12-30 2015-04-22 上海锅炉厂有限公司 一种冷壁式高温高压过热器
CN105135917A (zh) * 2015-10-15 2015-12-09 上海锅炉厂有限公司 一种壳程自冷却保护浮头式换热器
CN204987961U (zh) * 2015-07-24 2016-01-20 刘英聚 一种浮头式单管程逆流换热器
WO2016008675A1 (en) * 2014-07-16 2016-01-21 Casale Sa Shell and tube heat exchanger
CN206321095U (zh) * 2016-11-25 2017-07-11 上海锅炉厂有限公司 壳程自冷却保护浮头式换热器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5220462A (en) * 1975-08-11 1977-02-16 Sumitomo Heavy Ind Ltd Heat exchanger
US4298058A (en) * 1978-04-28 1981-11-03 Bbc, Brown, Boveri & Company Limited Tube bundle heat exchanger
CN102313482A (zh) * 2010-06-22 2012-01-11 株式会社东芝 热交换器以及热交换器的喷管
WO2016008675A1 (en) * 2014-07-16 2016-01-21 Casale Sa Shell and tube heat exchanger
CN104534453A (zh) * 2014-12-30 2015-04-22 上海锅炉厂有限公司 一种冷壁式高温高压过热器
CN204987961U (zh) * 2015-07-24 2016-01-20 刘英聚 一种浮头式单管程逆流换热器
CN105135917A (zh) * 2015-10-15 2015-12-09 上海锅炉厂有限公司 一种壳程自冷却保护浮头式换热器
CN206321095U (zh) * 2016-11-25 2017-07-11 上海锅炉厂有限公司 壳程自冷却保护浮头式换热器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113418409A (zh) * 2021-07-05 2021-09-21 南京聚拓化工科技有限公司 全逆流、双套管型热回收装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN106643222B (zh) 2019-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105457563A (zh) 一种内置管束等温变换反应器
CN104985160B (zh) 高炉冷却壁的制作方法
CN105202949A (zh) 可控温自冷却保护高温u型管蒸发器
CN203190850U (zh) 一种双螺旋式热交换器
CN206321095U (zh) 壳程自冷却保护浮头式换热器
CN201016595Y (zh) 高温炉渣换热器
CN106767018A (zh) 耦合夹套式的分形分叉结构换热器
CN106643222A (zh) 一种壳程自冷却保护浮头式换热器及换热方法
CN102980422A (zh) 低温循环甲醇冷却器用缠绕管式换热器
CN201032413Y (zh) 一种液硫冷却器
CN207116015U (zh) 钠冷快堆核电站钠泵循环系统所用的空冷器
CN205138268U (zh) 可控温自冷却保护高温u型管蒸发器
CN202511659U (zh) 一种外取热器
CN104534453B (zh) 一种冷壁式高温高压过热器
CN204051637U (zh) 一种内置管束等温变换反应器
CN105135917B (zh) 一种壳程自冷却保护浮头式换热器
CN202659941U (zh) 一种热风闸阀
CN206755943U (zh) 一种换热器组
CN107610787A (zh) 钠冷快堆核电站钠泵循环系统所用的空冷器
CN103925812B (zh) 一种可抽芯的纯逆流换热器及应用该换热器的换热方法
CN206543871U (zh) 一种间接水冷却接头
CN201764862U (zh) 高温换热器
CN204201359U (zh) 一种双层波纹管补偿器
CN207080620U (zh) 一种保温调节阀
CN110671832A (zh) 一种涡流管制冷的工作方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant